韩国研究团队开发出自旋损耗新型电源技术
2025-08-26 15:51
来源:国家科学技术研究委员会
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韩国科学技术研究院(KIST)联合DGIST和延世大学的研究团队,成功开发出一种利用自旋损耗作为磁控制新能源的技术方案。该研究成果已在《自然通讯》期刊发表,为自旋电子学器件能效提升提供了新路径。左图)传统结构通过电流流经磁体外部,产生自旋并将其驱动至磁体内部。部分自旋在流动过程中会泄漏,这种自旋损失会降低磁体重新定向的效率。(右图)本研究提出的新方法旨在将电流直接引入磁性材料,使自旋向一个方向逸出。逸出的自旋作用于磁性材料,就像从相反方向进入一样,从而产生自旋重新定向效应。自旋损失量越大,施加于磁体的力就越大,磁化强度也就更容易改变

自旋电子学技术利用电子自旋特性进行信息存储与处理,被视为下一代超低功耗存储器和神经形态芯片的核心基础。传统观点认为自旋损耗会降低器件效率,但该团队发现这种损耗实际上可成为驱动磁化方向自发反转的新能源。研究团队通过实验证明:自旋损耗越大,磁化切换所需功率反而越小,能源效率较传统方法提升三倍。

KIST半导体技术研究中心首席研究员Dong-Soo Han博士表示:“自旋电子学领域长期致力于减少自旋损耗,我们提出了利用损耗作为磁化翻转驱动能量的新方向。”该技术采用简易器件结构,与现有半导体工艺兼容,具备规模化生产和小型化优势。

这项突破性技术可应用于人工智能半导体、超低功耗存储器和概率计算设备等多个领域。尤其将为人工智能与边缘计算领域的高效能计算设备开发提供技术支持。研究团队表示将继续推进超小型低功耗人工智能半导体器件的开发工作。

更多信息: Won-Young Choi 等人,《磁振子自旋耗散驱动的磁化翻转》,《自然通讯》(2025)。期刊信息: 《自然通讯》

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